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18650电芯是一种标准化的锂离子电池,其命名来源于其尺寸规格:直径18毫米,长度65毫米。这种电芯因其高能量密度和稳定性能,在电子设备、电动汽车等领域得到广泛应用。电芯主要由五个核心部分组成:正极材料、负极材料、隔膜、电解液和金属外壳。正极和负极是电化学反应的主要场所,隔膜起到分离正负极的作用,电解液提供离子传导通道,而金属外壳则保护内部结构并提供机械强度。
电极制备是18650电芯生产的核心工艺。首先进行浆料配制,将活性物质、导电剂和粘结剂按精确比例混合,确保浆料粘度和分散性达到要求。接下来是涂布工序,将浆料均匀涂覆在集流体上,涂布厚度的均匀性直接影响电池性能。然后进入干燥环节,通过控制温度曲线去除溶剂,避免活性物质分解。压实工序通过辊压提高电极密度,改善导电性能。最后是分切工序,将大幅面电极片切割成规定尺寸。整个过程中,浆料粘度监测、涂布在线检测、干燥工艺控制和压实参数优化是关键的质量管控点。
电芯组装工艺是18650电池生产的关键环节,对环境条件要求极为严格。组装车间必须保持湿度低于1%RH,洁净度达到Class 1000级别,温度控制在20±2℃范围内,并采取完善的防静电措施。组装过程首先进行隔膜与电极片的精确对位,确保隔膜完全覆盖电极活性区域。然后通过卷绕设备将正极、负极和隔膜卷绕成圆柱形电芯,卷绕张力必须严格控制以避免隔膜破损。接下来将卷绕好的电芯装入金属外壳,进行极耳焊接,焊接质量直接影响电池的内阻和安全性。最后进行电解液注入,注液量的精确控制对电池性能至关重要。整个过程中,隔膜完整性检测、卷绕张力监控、焊接质量检验和注液量精确控制是核心的质量管控点。
化成与分容是18650电芯生产的关键工序,决定电池的最终性能。化成工艺通过首次充放电激活电池,在负极表面形成稳定的SEI膜,这层膜对电池的循环寿命和安全性至关重要。化成过程采用阶梯式充电模式,严格控制电流和温度,确保SEI膜均匀形成。分容测试则是对电池容量和内阻的精确测量,通过标准的充放电循环,评估电池的实际性能参数。根据测试结果,将电池按容量和内阻进行分级,确保同批次电池的一致性。整个过程的质量管控点包括:化成温度控制在25±2℃,充放电电流精度保持在±1%以内,容量一致性要求在±2%范围内,同时严格执行内阻测试标准,确保每颗电芯都符合质量要求。
老化与检测是18650电芯生产的最后关键环节,确保产品质量和安全性。老化工艺在45±2℃的恒温环境下进行,通常持续72小时,目的是稳定SEI膜结构,消除内部应力,并筛选出早期失效的不良品。老化过程中严格监控温度曲线和时间控制,确保每颗电芯都经过充分的稳定化处理。随后进行全面的最终检测,包括外观尺寸检查、电性能测试、安全性能验证和环境适应性测试。电性能测试主要检测电压、内阻、容量等关键参数。安全性能测试包括短路测试、过充过放测试、跌落测试等,其中跌落测试要求从1.5米高度跌落后电芯仍能正常工作。质量管控的关键指标包括:老化温度严格控制在45±2℃,自放电率要求小于3%每月,短路测试必须通过,跌落测试从1.5米高度进行。只有通过全部检测项目的电芯才能进入最终包装环节,确保交付给客户的每颗电芯都符合严格的质量标准。